LES AUTOMATES PROGRAMMABLES INDUSTEILS : A.P.I

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1 LES AUTOMATES PROGRAMMABLES INDUSTEILS : A.P.I A Mise en situation : ( voir livre de cours page 66 ) B Rappel : GRAFCET Présentation du système : Système de marquage et de rangement Analyse fonctionnelle : Charger le fichier < activitg7> puis le simuler. Décrire le fonctionnement du système en complétant le GRAFCET d un point de vue : - Système : Machine en référence Machine en référence et départ cycle Préparer un lot de 3 paquets Lot préparé Evacuer le lot Lot évacué KAAOUANA ISMAIL Lycée Hannibal ARIANA

2 Partie opérative Partie commande RC RA RD KC- KA- KD- ao.do.co.p.s ao.do.co.p.s SA KA+ a a 3 RA RC 3 KA- KC+ a.co.f.p ao.c a.co.f.p ao.c 4 SA RC 4 KA+ KC- a.co.f a.co.f 5 RA SC 5 KA- KC+ ao.c ao.c 6 RC 6 KC- co co 7 SD 7 KD+ 8 d RD Moteur en rotation 8 d KD- KM do do 3 Mise en équation d une étape d un GRAFCET : Rappelons qu une étape s active lorsque toutes les étapes immédiatement précédentes soient actives et la réceptivité associée à la transition immédiatement précédente soit vraie.elle se désactive par l activation de toutes les étapes immédiatement suivantes. Exemples : Etapes Equations X = ( X8.do + m ) 3 X3 = (X.a + X4.a.co.f.p + m ) X 4 X4 = ( X3.ao.c + m4 ) ( ) Sorties Equations KC- KC- = X + X4 + X6 ) KA- KA- = X + X3 + X5 ) KD+ KD+ = X7 4 Matérialisation d un GRAFCET : ( choix d une technologie de réalisation ) La structure générale d une installation automatisée est la suivante : KAAOUANA ISMAIL Lycée Hannibal ARIANA

3 Le traitement des données est géré par une logique CẬBLẾE ou PROGRAMMẾE Logique câblée Logique programmée Le fonctionnement de l installation de l automatisme est définie Par câblage ( schéma électrique, tableau de Par un programme ( instructions ) connexion etc.) Technologie d hier Avantages -Câblage et volume réduits -Erreurs,modifications, extensions : facile à réaliser Inconvénients -Câblage encombré -Modification du fonctionnement impose une Technologie d aujourd hui modification de câblage C Architecture interne d un API : Horloge Microprocesseur Interface de sortie Commande des préactionneurs BUS Mémoire Interface d'entrée Dialogue homme Machine Etat du système L'automate programmable reçoit les informations relatives à l'état du système et puis commande les pré-actionneurs suivant le programme inscrit dans sa mémoire. Un API se compose donc de trois grandes parties : Le processeur ; La zone mémoire ; Les interfaces Entrées/Sorties KAAOUANA ISMAIL Lycée Hannibal ARIANA 3

4 - Le microprocesseur :Le microprocesseur réalise toutes les fonctions logiques ET, OU, les fonctions de temporisation, de comptage, de calcul... à partir d'un programme contenu dans sa mémoire. Il est connecté aux autres éléments (mémoire et interface E/S) par des liaisons parallèles appelées 'BUS' qui véhiculent les informations sous forme binaire.. - La zone mémoire : a- La Zone mémoire va permettre : De recevoir les informations issues des capteurs d entrées. De recevoir les informations générées par le processeur et destinées à la commande des sorties (valeur des compteurs, des temporisations, ) De recevoir et conserver le programme du processus b -Action possible sur une mémoire : ECRIRE pour modifier le contenu d un programme EFFACER pour faire disparaître les informations qui ne sont plus nécessaires LIRE pour en lire le contenu d un programme sans le modifier c - Technologie des mémoires : RAM (Random Acces Memory): mémoire vive dans laquelle on peut lire, écrire et effacer (contient le programme) ROM (Read Only Memory): mémoire morte accessible uniquement en lecture. EPROM mémoires mortes reprogrammables effacement aux rayons ultra-violets. EEPROM mémoires mortes reprogrammables effacement électrique Remarque : La capacité mémoire se donne en mots de 8 BITS (Binary Digits) ou octets. Exemple: Soit une mémoire de 8 Koctets = 8 x 04 x 8 = BITS. Cette mémoire peut contenir informations binaires. 3 -Les interfaces d'entrées/sorties : Interface d entrée Interface de sortie 4v +5v +5v +4v Capteur de fin de course R R3 R3 R4 Sortie API Led R D' Opto VS Unité de commande R D' T Opto Led D T RL Commun Sortie API R R5 Les entrées reçoivent des informations en provenance des éléments de détection (capteurs) et du pupitre opérateur (BP). Les sorties transmettent des informations aux préactionneurs (relais, électrovannes ) et aux éléments de signalisation (voyants) du pupitre D Programmation d un API : Elle peut s'effectuer de trois manières différentes : KAAOUANA ISMAIL Lycée Hannibal ARIANA 4

5 Sur l'a.p.i. lui-même à l'aide de touches. Avec une console de programmation reliée par un câble spécifique à l'a.p.i. Avec un PC et un logiciel approprié. I Langages de programmation : On cite les cinq langages de programmation couramment utilisées dans l industrie : IL(Instruction List liste d instructions ) : Un programme écrit en langage liste d'instructions se compose d une suite d'instructions exécutées séquentiellement par l automate. Chaque instruction est composée d'un code instruction et d'un opérande ST(Structured Text Texte structure ) : permet la programmation de tout type d algorithme plus ou moins complexe. LD(Leader Diagram schéma à contacts ) : Un programme écrit en langage à contacts se compose d une suite de réseaux de contacts composés d un ensemble d éléments graphiques disposées sur grille organisée en lignes et colonnes. SFC( Séquentiel Function Chart langage G7 ) : permet la programmation de tous les procédés séquentiels. FBD(Function Block Diagram Schéma par Bloc) : permet de programmer graphiquement à l aide des blocs, représentant des variables, des opérateurs ou des fonctions. NB : Chaque type d API a ses propres instructions (voir dossiers techniques pages livre de cours ) II Programmation d un grafcet en utilisant un API de type AEG00: L automate AEG00 : KAAOUANA ISMAIL Lycée Hannibal ARIANA 5

6 Liste d instructions ( IL): Type d'opération Opérateur Action Opérandes utilisables A Opération logique ET, signal positif Ixx, Qxx, Mxxx AN Opération logique ET, signal négatif Txx, Cxx O Opération logique OU, signal positif Ixx, Qxx, Mxxx ON Opération logique OU, signal négatif Txx, Cxx Opérations logiques A( O( Opération logique ET, parenthèse ouverte Ixx, Qxx, Mxxx,Txx, Cxx ) )N Opération logique OU, parenthèse ouverte parenthèse fermée positive Ixx, Qxx, Mxxx Txx, Cxx parenthèse fermée négative = Sortie positive Qxx, Mxxx Opérations de =N Sortie négative Qxx, Mxxx sorties SL Activation mémoire Qxx, Mxxx RL Désactivation mémoire Qxx, Mxxx = T Entrée temporisation (sortie tempo. Opérations de comptage / temporisation = Z = P ) Transfert consigne compteur ( effacement ) Ixx, Qxx Entrée compteur ( C.. sortie compteur JI Saut si ""( conditionnel positif ) Opérations d'organisation LS Chargement immédiat( en mémoire de signaux ) de programme NO Sans effet, opération nulle PE Fin de programme KAAOUANA ISMAIL Lycée Hannibal ARIANA 6

7 3 Eléments graphiques du langage à contacts ( LD ) : Eléments graphiques du langage à contacts LD Structure d un réseau de contacts 4 Applications : a -GRAFCET à séquence unique (Cycle pendulaire ) L'action sur un bouton départ cycle Dcy déclenche le cycle suivant : C 4 l0 l RC K4 K Voyant V Dcy SC Le voyant V signale le repos du cycle (tige rentrante ). GRAFCET PC Tableau d affectations GRAFCET codé automate AEG00 0 V K4 Entrées Dcy I l0 I l I3 Sorties V Q K4 Q K Q3 Q I.I Q I3 K I Q3 KAAOUANA ISMAIL Lycée Hannibal ARIANA 7

8 Langage IL ADR INSTRUC Commentaire : A si l étape 3 est active : A I et réceptivité 3 vraie 3 : O 8 variable interne mise à à la mise sous tension 4 : SL Activation de l étape 0 5 : A 6 : RL 7 : A 8 : A I 9 : A I 0 : SL : A : RL 3 : A 4 : A I3 5 : SL 6 : A 7 : RL si l étape est active alors désactiver l étape 0 activation de l étape Langage LD 8 I I Signal I désactivation de Activation de l étape désactivation de l étape I3 8 : RL 8 mise à 0 de la variable interne (boucle 9 : A 0 : = Q : A : = Q ) sortie sortie 3 : A 4 : = Q3 sortie 3 Signal 8 Q Q Q3 5 : PE fin de programme PE Schéma de câblage : KAAOUANA ISMAIL Lycée Hannibal ARIANA 8

9 b-cas de divergence /convergence en OU : I3 I4 I3 NI3 Langage IL Langage LD Langage IL Langage LD Désactivation de : A O RL Activation de : A AI3 O( A AI4 ) SL I3 I4 c-cas de divergence /convergence en ET : I I5 Langage IL Langage LD Langage IL Langage LD Désactivation de : A A RL Activation de : A A AI5 SL I5 KAAOUANA ISMAIL Lycée Hannibal ARIANA 9

10 d-cas d une temporisation et d une étape à plusieurs sorties : 4 K a K t//0s T a T Q Q Q3 Q T 3 4 K Q4 Q Activation de : A AT SL T Sortie Q : A O O =Q Q Sortie T : A = T ( 00 ) ( T) KAAOUANA ISMAIL Lycée Hannibal ARIANA 0

11 Exercice N 4 : Unité de tronçonnage automatique GRAFCET PC GRAFCET codé automate AEG00 S0.S.l l 30 l 0 I.I.I7.I0.I8 Q l 0 I6 3 Attente barre S I3 4 K Q7 S3 I4 5 4 Q3 l I9 6 4 K M6 Q5 Q9 S4 l 0 l 3 I8.I5 I 7 K M7 Q4 Q9 l 30 I0 8 M8 Q S4 l 0 NI5.I8 9 K M9 Q8 S I Equations d activation (A) et de désactivation (D) des étapes, 4 et 8 : Etape Activation Désactivation A 0 = X 9.S D 0 = X 4 A 4 = X 8.S4. l 0 + X 3.S D 4 = X 5 8 A 8 = X 7. l 30 D 8 = X 9 +X 4 KAAOUANA ISMAIL Lycée Hannibal ARIANA

12 Programme en langage IL et LD dédié à l automate AEG00 / Etape Adr Ins Etape Adr Ins Etape Adr Ins Sorties Adr Ins : AM9 : A 4: AM6 6: A K : AI : AI3 4: AI 6: =Q7 3: O8 3: O( 7 43: SLM7 63: A 4 4: SL 4: AM8 44: AM8 64: =Q3 5: A 5: AI8 45: RLM7 65: AM : RL 6: AI5 46: AM7 66: =Q5 7: A 7: ) 47: AI0 67: AM6 K 8: AI 8: SL 48: SLM8 68: OM7 8 9: AI 9: A 49: AM9 69: =Q9 0: AI7 30: RL 50: O 70: AM7 : AI0 3: A 5: RLM8 7: =Q4 : AI8 3: AI4 5: AM8 7: AM8 3: SL 5 33: SL 53: ANI5 73: =Q 4: A 34: AM6 54: AI8 74: AM9 9 K 5: RL 35: RL 55: SLM9 75: =Q8 6: A 36: A 56: A FIN 76: PE 7: AI6 37: AI9 57: RLM9 3 8: SL 6 38: SLM6 58: RL8 9: A 39: AM7 59: A 0: RL 40: RLM6 60: =Q Activation étapes Désactivation étapes Sorties M9 I 8 I I I7 I0 I8 I6 I3 M8 I8 I5 I4 I9 M6 I M6 M7 M7 I0 M8 M8 I5 I8 M9 M6 M7 M8 M9 Signal M6 M7 M8 M9 R 8 M6 M6 M7 M7 Q Q7 Q3 Q5 Q9 Q4 M8. Q M9 Q8 PE KAAOUANA ISMAIL Lycée Hannibal ARIANA